Numerical modeling of an open sorption heat storage reactor with a moving bed

Grâce à sa densité énergétique élevée, sa longue durée de stockage et ses faibles pertes thermiques, le stockage de chaleur par sorption intégré aux réseaux de chaleur constitue une solution prometteuse pour une gestion durable de l'énergie, en particulier pendant les périodes d'inadéquation entre l'offre et la demande. Cependant, les configurations de réacteurs thermochimiques à lit fixe souffrent souvent de limitations en matière de transfert de masse qui entravent leur réactivité et leur développement industriel. Pour relever ces défis, cette étude examine un système ouvert de stockage de chaleur par sorption avec une configuration à lit circulant, qui offre une meilleure flexibilité opérationnelle et un flux continu de matière. Dans la configuration ouverte, le système de stockage par sorption fonctionne à pression atmosphérique. La conception à lit circulant permet au matériau réactif d'entrer dans le réacteur par le haut, et de s’écouler par gravité, tandis que l'air humide circule à courant-croisé à travers le lit permettant la sorption de la vapeur d'eau. Après réaction, le matériau est évacué par le fond du réacteur et acheminé vers un réservoir de stockage séparé via un système de transport mécanique. Une modélisation précise de cette configuration est essentielle pour prédire les performances du système dans des conditions de fonctionnement variables et pour guider l'optimisation de la conception. Un modèle numérique détaillé basé sur la méthode des volumes finis dans MATLAB simule la phase de décharge, pendant laquelle la chaleur est libérée par la sorption de la vapeur d'eau. Le modèle capture le flux continu de matière réactive et tient compte du transfert couplé de chaleur et de masse ainsi que de la cinétique de sorption. Les résultats de la simulation mettent en évidence l'influence de la vitesse du lit, du débit d'air humide et des propriétés des matériaux sur la distribution de la température, la production d'énergie thermique et la durée de décharge.

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